import javax.xml.soap.Node;
import java.util.*;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: 徐海涛
 * Date: 2022-02-24
 * Time: 13:16
 */
class TreeNode {
    public char val;
    public TreeNode left;
    public TreeNode right;
    public TreeNode(char val) {
        this.val = val;
    }
}
public class BinaryTree {
    /**
     * 创建一个二叉树
     * 这种方式 是穷举法创建的
     */
    //创建一个二叉树
    public TreeNode createTree() {
        TreeNode A = new TreeNode('A');
        TreeNode B = new TreeNode('B');
        TreeNode C = new TreeNode('C');
        TreeNode D = new TreeNode('D');
        TreeNode E = new TreeNode('E');
        TreeNode F = new TreeNode('F');
        TreeNode G = new TreeNode('G');
        TreeNode H = new TreeNode('H');
        A.left = B;
        A.right = C;
        B.left = D;
        B.right = E;
        C.left = F;
        C.right = G;
        E.right = H;
        return A;
    }

    /**
     * 前序遍历:根 -左 -右
     * 每棵树都是 根-左-右 的打印方式，于是我们使用递归方法
     */
    //前序遍历
    void preOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) {//root为空到头了
            return;
        }
        System.out.print(root.val+"");
        preOrder(root.left);
        preOrder(root.right);
    }

    /**
     * 中序遍历 左-根-右
     */
    //中序遍历
    void inOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        inOrder(root.left);
        System.out.print(root.val+"");
        inOrder(root.right);
    }

    /**
     * 后序遍历 左-右-根
     */

    //后续遍历
    void postOrder(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
       postOrder(root.left);
        postOrder(root.right);
        System.out.print(root.val+"");
    }

    /**
     * 层序遍历
     * 设二叉树的根节点所在层数为1，层序遍历就是从所在二叉树的根节点出发，首先访问第一层的树节点
     * 然后从左到右访问第2层上的节点，接着是第三层的节点，以此类推，自上而下，自左至右逐层访问树的结点
     * 的过程
     */


    /**
     * 获取树中节点的个数
     * 两种方法，1.遍历思路，用计数器count记录节点个数
     * 2.子问题思路:root.left+root.right+1;
     */
    //获取树中节点的个数
    int count = 0;
    int size(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        count++;
        size(root.left);
        size(root.right);
        return count;
    }

    int size1(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        return size1(root.left) + size1(root.right) + 1;
    }

    /**
     *获取叶子节点个数
     * 遍历思路：遍历到叶子节点，就让计数器++;root.left==null&&root.right==null
     * 子问题思路：左树叶子+右树的叶子=整颗树的叶子
     */
    //获取叶子节点个数
    int count1 = 0;
    void getLeafNodeCount(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return;
        }
        if(root.left == null && root.right == null) {
            count++;
        }
        getLeafNodeCount(root.left);
        getLeafNodeCount(root.right);
    }
    //子问题思路
    int gerLeafNodeCount1(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        if(root.left == null && root.right ==null) {
            //当前的root是叶子节点
            return 1;
        }
        return gerLeafNodeCount1(root.left) + gerLeafNodeCount1(root.right);
    }

    /**
     * 第k层节点个数
     * 子问题思路:求第k层 就相当于 就左右树的k-1层
     */
    //第k层节点个数
    int getKLevelNodeCount(TreeNode root,int k) {
        if(root == null || k <= 0) {
            return 0;
        }
        if(k == 1) {
            return 1;
        }
        return getKLevelNodeCount(root.left,k-1) + getKLevelNodeCount(root.right,k-1);
    }

    /**
     * 获取二叉树的高度
     * 子问题思路：左 右 树 高度取最大值 + 1(根节点)；
     * 时间复杂度O(n);//看递归多少次，每个节点都递归
     * 空间复杂度O(log以2为底的n次方);--这里写不来---。。。0.0
     */
    //获取二叉树的高度
    int getHeight(TreeNode root) {
      if(root == null) {
          return 0;
      }
      int HeightLeft = getHeight(root.left);
      int HeightRight = getHeight(root.right);
      return HeightLeft > HeightRight ? HeightLeft + 1 : HeightRight+1;
    }

    /**
     * 检测值为val的元素是否存在
     * 先判断 根节点的值 是不是你要找的val，不是先从左边找，找不到再去右边找，找到就返回
     */
    //检测值为val的元素是否存在
    TreeNode find(TreeNode root,char val) {
        if(root == null) {
            return null;
        }
        if(root.val == val) {
            return root;
        }
        TreeNode ret = find(root.left,val);
        if(ret != null) {
            return ret;
        }
        TreeNode ret2 = find(root.right,val);
        if(ret2 != null) {
            return ret2;
        }
        return null;
    }

    /**
     * 判断一棵树是不是完全二叉树
     * 使用队列：先判断root为不为空 不为空 将root 入队列 弹出 再将 root的左右节点入节点
     * 如此循环 如果最后队列里 都为空 那么就是完全二叉树 （建议画个图很好理解）
     */
    //判断一颗树是不是完全二叉树
    boolean isCompleteTree(TreeNode root) {
        if(root == null) {//空数也是完全二叉树
            return true;
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            if(cur != null) {
                queue.offer(cur.left);
                queue.offer(cur.right);
            }
            break;
        }
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode top = queue.peek();
            if(top != null) {
                return false;
            }
            queue.poll();
        }
        return true;
    }
    //oj题

    /**
     * 判断两棵树是不是相同的树
     * 时间复杂度O(min(m,n));m,n最最小值(m,n分别是p和q的个数)
     * @param p
     * @param q
     * @return
     */
    public boolean isSameTree(TreeNode p, TreeNode q) {
            //第一种情况 p和q一个不等于空
        if(p == null && q != null || p != null && q == null) {
            return false;
        }
        //第二种情况 p和q都等于空
        if(p == null && q == null) {
            return true;
        }
        //第三种情况 p和q 不等于空 但是 p和 q的值不相同
        if(p.val != q.val) {
            return false;
        }
        //最后p != null && q != null && p.val == q.val
        return isSameTree(p.right,q.left) && isSameTree(p.left,q.right);
    }

    /**
     * 另一颗树的子树
     * 时间复杂度O（m*n）每个节点都要判断相不相同
     * @param root
     * @param subRoot
     * @return
     */
    public boolean isSubtree(TreeNode root, TreeNode subRoot) {
        //如果有一个为空 返回false
        if(root == null || subRoot == null) {
            return false;
        }
        //判断root和subRoot是不是相同的数
        if(isSameTree(root,subRoot)) {
            return true;
        }
        //subRoot是不是 root的左子树
        if(isSubtree(root.left,subRoot)) {
            return true;
        }
        //subRoot是不是 root的右子树
        if(isSubtree(root.right,subRoot)) {
            return true;
        }
        //都不是 返回false
        return false;
    }


    /**
     * 平衡二叉树
     * 定义：一个二叉树每个节点 的左右两个子树的高度差的绝对值不超过
     * 时间复杂度O（n平方）
     */
    public boolean isBalanced(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        //获取左树的高度和右树的高度
        int left = getHeight(root.left);
        int right = getHeight(root.right);
        //左树的高度和右树的高度相差绝对值1，并且左树和右树都是平衡的
        return Math.abs(left - right) <= 1 && isBalanced(root.left) && isBalanced(root.right);
    }
    /**
     * 时间复杂度为O（n）的写法
     * 借助求高度的代码
     */

    //构建一个高度的方法
    int getHeight1(TreeNode root) {
        if(root == null) {
            return 0;
        }
        int leftHeight = getHeight(root.left);//左子树的高度
        int rightHeight = getHeight(root.right);//右子树的高度
        if(leftHeight >=0 && rightHeight >=0 &&Math.abs(leftHeight - rightHeight) <=1) {
            return Math.max(leftHeight,rightHeight) + 1;
        }else {
            return -1;
        }

    }
    public boolean isBalanced1(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        return getHeight(root) >= 0;
    }
    /**
     * 对称二叉树
     *
     */
    //判断 左右树是否对称
    public boolean isSymmetricChild(TreeNode leftTree,TreeNode rightTree) {
        if(leftTree == null && rightTree != null) return false;
        if(leftTree != null && rightTree == null) return false;
        if(leftTree == null && rightTree == null) return true;
        if(leftTree.val != rightTree.val) return false;
        return isSymmetricChild(leftTree.left,rightTree.right) && isSymmetricChild(leftTree.right,rightTree.left);

    }
    public boolean isSymmetric(TreeNode root) {
        if(root == null) return true;
        return isSymmetricChild(root.left,root.right);
    }

    /**
     * 二叉树的构建和遍历
     */


    /**
     * 层序遍历
     */
    //二叉树的分层遍历
    public void levelOrder1(TreeNode root) {
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();
        if(root == null) {
            return;
        }
        queue.offer(root);
        while (!queue.isEmpty()) {
            TreeNode cur = queue.poll();
            System.out.print(cur.val+" ");
            if(cur.left != null){
                queue.offer(cur.left);
            }
            if(cur.right != null) {
                queue.offer(cur.right);
            }
        }
    }

    public List<List<Integer>> levelOrder(TreeNode root) {
        List<List<Integer>> ret = new ArrayList<>();//二维数组
        if(root == null) {
            return ret;//如果root等于空 返回二维数组
        }
        Queue<TreeNode> queue = new LinkedList<>();//new一个队列来存放元素
        queue.offer(root);//root不等于空 入队列
        while (!queue.isEmpty()) {
            int size =queue.size();//这个值代表当前层有多少个节点
            List<Integer> list = new ArrayList<>();//new一个列表来存放弹出的元素
            while (size != 0) {
                TreeNode cur = queue.poll();
                //list.add(cur.val);
                if(cur.left != null){
                    queue.offer(cur.left);
                }
                if(cur.right != null) {
                    queue.offer(cur.right);
                }
                size--;
            }
            ret.add(list);
        }
        return ret;
    }

    /**
     * 最近公共祖先
     * @param root
     * @param p
     * @param q
     * @return
     */
//最近公共祖先
    public TreeNode lowestCommonAncestor(TreeNode root, TreeNode p, TreeNode q) {
        if(root == null) {
            return null;
        }
        if(root == p || root == q) {
            return root;
        }
        //开始递归
        TreeNode leftT = lowestCommonAncestor(root.left,p,q);
        TreeNode rightT = lowestCommonAncestor(root.right,p,q);
        if(leftT != null && rightT != null) {
            return root;
        }else if(leftT != null) {
            return leftT;
        }else {
            return rightT;
        }
    }




}



